桩土相互作用

摘要： 长螺旋扩底桩作为一种新桩型,目前水平承载力设计通常按等直径灌注桩考虑,其桩身螺纹以及扩大头对桩身受力变形的影响尚未可知。为研究循环荷载作用下长螺旋扩底桩桩-土相互作用的规律,分别对长螺旋扩底桩、扩底桩、直桩进行了室内模型试验。结果表明,长螺旋扩底桩桩身受力变形与直桩有一定差异,其地基反力系数的比例系数m值随位移增加呈幂函数衰减;m法计算直桩比较合理,但用于计算长螺旋扩底桩有较大误差。

摘要： 随着计算机技术的不断发展,以有限元法为主的数值分析方法逐渐成为桩土相互作用分析的最有效方法。初始地应力平衡对桩土相互作用模型计算结果的精度影响较大,为了在研究ABAQUS桩土复合地基等岩土工程问题时选择合理的土体地应力平衡方法,文章分析比较了初始地应力提取法、理论计算法和移除桩体自动平衡法在单桩有限元模型的应用方法和计算结果。结果表明,初始地应力提取法无法模拟正确的桩土初始接触状态,对于考虑单层土体,表面水平的简单桩土模型,建议采用理论计算法和移除桩体自动平衡法;对于多土层或模型形状复杂,表面倾斜,不规则的桩土模型,可采用移除桩体自动平衡法。关键词ABAQUS;桩土相互作用;地应力平衡方法;单桩有限元中图分类号U445.551文献标识码A文章编号2096-8949(2022)08-0105-030引言2桩—土相互作用模型地应力平衡基本方法数值模拟作为理论分析的一种手段,在桩基承载力根据单桩有限元模型初始地应力获取和施加方法的不以及其受力特性研究中相比现场试验更加便捷、经济,同,可将单桩有限元模型地应力平衡方法分为以下三种:应用广泛。对于考虑桩土相互作用的单桩有限元模型,(a)初始应力提取法:桩土建立接触后,对桩体和模型的初始地应力平衡在很大程度上影响了模型计算结土体分别施加重力,然后建立static类型的分析步对模型果的精度。ABAQUS作为一款功能强大的有限元计算软进行计算,计算结束后提取桩土单元形心点(centriod)件,为用户提供了多种初始应力平衡方法[1]。对于存在的应力分量S11、S22、S33、S12、S13、S23作为桩土模型的接触的桩土复合模型,常用方法有初始地应力提取法[2]、初始应力,保存为csv文件。最后通过编辑模型关键字理论计算法[3]以及移除桩体自动平衡法[4],但各平衡方*initialconditions,type=stress,input=XXX.csv,将提取法在单桩有限元模型的适用性暂无详细的比较研究,该的初始应力施加到桩土模型上。文基于ABAQUS软件对三种常用单桩有限元模型地应力(b)理论计算法:桩土建立接触后,将桩视为土平衡方法进行对比分析,为研究人员对桩土复合地基等的一部分,使桩体具有和土体一样的重度,根据理论岩土工程问题时土体地应力平衡方法的选择提供参考。计算得到桩体和土体顶部和底部的竖向应力以及静止1侧压力系数,然后通过编辑

摘要： 建立毗邻边坡的连续刚构梁桥三维有限元动力计算模型,分析结构体系自振特性,计算刚构连续梁桥结构体系主要特征点的地震位移和加速度反应,并与桥梁实际地震破坏性状和特征比较,证实计算方法的合理性。计算分析表明,桩体横向地震位移最大值为11.9 cm,出现在边坡上侧的边桩桩顶位置;纵梁以横向位移反应为主,最大位移10.7 cm出现在边跨纵梁跨中位置,在边坡中位置不同的3根同跨纵梁横向位移差别不大。横梁最大横向位移11.8 cm出现在边坡下侧边跨横梁跨中位置,比相应位置的纵梁高1 cm左右,但中间跨不明显。桩体最大加速度为边坡上侧边桩桩顶横向加速度9.949 m/s^(2),竖向和纵向加速度最大值在边坡中部边桩桩顶位置,分别为9.81、8.54 m/s^(2);边坡上侧边跨纵梁竖向加速度11.1 m/s^(2)为纵梁最大加速度值;中间跨纵梁各位置的横向加速度与边跨纵梁相差3.31 m/s^(2)以上;边坡上、下侧次边跨横梁横向加速度10.55、10.84 m/s^(2)为横梁加速度中较大者,边坡上侧3根横梁的竖向加速度相差不大,但次边跨横梁与边跨和中间跨横梁的纵向加速度相差较大,分别达到3.43、1.42 m/s^(2)。这些位置为该类体系地震作用下的薄弱点。

摘要： 高陡斜坡桥梁桩基在受到上部复杂荷载作用的同时,还受到桩侧斜坡土体的横向推力作用。针对其复杂的受力情况,建立高陡斜坡中双排桩的受力模型,并考虑桩土相互作用,基于“m-k”混合方法对斜坡桩基的内力和变形开展研究,采用幂级数法进行求解。同时,依托湖北省鄂西地区某高速公路斜坡桥梁桩基工程,采用Midas GTS对高陡斜坡桥梁桩基的内力和变形进行建模分析,通过桩基内力的数值解和理论解对比,验证了方法的合理性,可为斜坡桩基工程提供一定参考。

摘要： 为研究向量式有限元在陡坡双桩内力及变形计算中的应用,推导了桩土相互作用等效节点力的计算方式,采用创新性的向量式有限元法对基桩进行离散化建模,编制了向量式有限元MATLAB数值求解程序,计算得到复杂荷载作用下陡坡桩基础的内力及变形结果,并与基于传统有限元ABAQUS软件的计算结果进行对比。结果表明:向量式有限元法结合等效节点力可以准确描述桩土的相互作用机理;两种方法计算得到的内力及位移结果非常接近,横系梁以上区域相对误差均小于5%;相较于传统有限元软件,向量式有限元法计算效率更高,且避免了矩阵运算中迭代不收敛问题,可用于桩土相互作用的分析。

摘要： 冻土区铁路桥梁工程中广泛采用了桩基础形式,土体的季节性冻融将会对铁路桥梁桩基础抗震性能产生显著影响。为系统研究冻土区铁路桥梁桩基础抗震性能的影响因素,开展了冻土-桩基础相互作用拟静力室内模型试验,并建立了考虑土体季节性冻融影响的铁路桩基础桥墩有限元模型,对比分析了不同因素对其抗震性能的影响规律。研究结果表明,季节冻土层的存在能有效提高桩-土体系的水平承载力,而冻土融化后土体软化将直接导致桩-土体系水平承载能力减弱,桩身位移急剧加大,建议在寒区铁路桥梁桩基础抗震设计中充分考虑土体的季节冻融效应;合理的桩长设计可有效提高冻土区铁路桥梁桩基础的抗震性能,而桩径的增加则会显著增大桩身内力。此外,墩顶竖向荷载对铁路桩基础桥墩的抗震性能影响较小,而随着桩基配筋率的增加,桩-土体系的水平承载能力呈增大趋势,变形能力则逐渐减弱,因此不建议通过增加配筋率的方式提高季节冻土区铁路桥梁桩基础的抗震性能。

摘要： 桩土相互作用效果是研究桩基础的关键因素,而桩土界面参数的确定极大的影响了该界面的性质。为了探明桩基础在不同的界面抗剪强度指标下的强度特性,依托巢湖市滨湖景城安置房工程,以有限差分软件FLAC3D为平台,采用两种荷载传递模型对比分析了不同界面黏聚力与内摩擦角对单桩极限承载力的影响规律。研究结果表明:在FLAC3D中采用双曲线模型比理想弹塑性模型能够更好的模拟桩土相互作用;在一定范围内,增大桩土界面黏聚力和内摩擦角,单桩极限承载力都有增大的趋势,且增大趋势逐渐减少,黏聚力对单桩极限承载力影响较为明显;桩土界面黏聚力和内摩擦角变化主要提升桩体桩侧摩阻力影响单桩极限承载力。

摘要： 桥梁工程中由于路线及地质条件等因素,经常要通过建立高承台的桩基作为桥梁的基础,由于高承台基础其桩长较长并且有很长一段要露于地面上,承台的底面也高于地面,相对于低承台的桩基础,高承台桩基不仅要承受上部结构的荷载,还要考虑地震及其它的动力荷载作用,即对于高承台的桩基不仅要满足承载力要求还有必须能够抵抗水平或竖向的动荷载,因此其容易发生失稳破坏,对桩土之间的相互作用研究方法进行研究,并通过实际工程利用有限元软件建立三维模型进行研究。

摘要： 采用大型通用有限元软件ABAQUS对PHC管桩-土结构在往复荷载作用下的受力性能进行分析,分别从桩-土破坏形式、滞回曲线和骨架曲线、桩身变形与桩身弯矩等方面展开分析。结果表明:在不同位移荷载作用下,PHC管桩沿着埋深方向表现出相似的变形曲线,在桩顶处的变形最大;PHC管桩最严重破坏位置出现在3.5 D(D为桩径)的埋深位置,该处的桩-土相互作用最为显著。研究结果可为桥梁桩基在土体内的受力计算提供参考。

摘要： 在历次地震中,场地液化导致了大量的桩基础破坏,多国规范对液化场地中桩土相互作用的分析都有一些简单规定,但按照目前规范进行设计的桩基础在地震中的表现仍然不尽如意。首先列举和比较中国、美国、日本规范中对于液化场地中桩土相互作用的规定,然后借助已有研究成果和某一真实桥梁桩基础的有限元分析结果得到液化场地中桩土相互作用的详细机理,并以此为参照,对各国规范进行评价分析,为我国今后抗震规范的制定提供建议。

摘要： 搅拌桩复合地基是软土地基常用的地基处理方法之一,承载力计算是搅拌桩复合地基的主要设计任务之一,但是由于搅拌桩复合地基承载力和桩土相互作用的特殊性,其计算方法与天然地基和桩基础有显著的差别.系统总结了国内外搅拌桩复合地基承载力计算方法,叙述了刚性基础下复合地基、路堤基础下复合地基桩土相互作用特性，分析了现有方法的优缺点,指出了需要进一步研究的内容和方向.

摘要： 大直径素混凝土桩复合地基在成都地区高层及超高层建筑工程中已得到广泛的应用,但通过对4个大直径素混凝土桩的长期量测,采用普通刚性桩复合地基得设计计算方法进行大直径素混凝土桩复合地基工程设计其设计成果偏于保守.本文基于复合地基桩与桩间土相互作用机理分析,对桩土复合地基计算方法进行改进,建立了能够反映筏基-褥垫层-桩-土相互作用的简化计算模型,并推得相应的计算公式及其求解方法,经过与现场量测及有限元计算结果的对比表明,其计算精度能够满足工程要求,计算简单,更适于工程应用.

摘要： 基于大型通用数值计算平台ADINA建立三维数值模型,分别结合相互作用三维接触模型和P-Y曲线简化分析模型模拟桩土系统在水平荷载作用下的桩顶位移变化规律,计算分析表明:计算结果与实际测量值基本一致,验证了两种建模方式的合理性和正确性.在此基础上进一步对P-Y曲线简化分析模型在不同水平荷载作用下的工作性状进行分析,计算结果表明P—Y曲线简化分析模型能较好地模拟桩土间的相互作用行为,将其应用到桩基相关抗震设计中能明显减少计算求解消耗.

摘要： 针对某港口工程大型贮煤筒仓,首先考虑在筒仓荷载作用下的天然地基土的沉降量,判别筒仓是否需要设置桩基础;然后分别采用等效置换土体法和考虑桩土相互作用的有限单元法,分析了贮煤筒仓的基础土体沉降变形规律、桩的内力与变形.从计算结果可知后两种方法计算的土体沉降量大体一致;考虑桩土相互作用的方法,更加与实际情况接近.

摘要： 建立了扩底抗拔桩的桩侧摩阻力荷载传递的非线性模型,在试验资料的基础上改进了扩底承载力计算模型,将抗拔桩的桩土相互作用归结为一阶常微分方程组在特定边界条件约束下的定解问题,采用等步长四阶Runge-Kutta法求解微分方程组,可以一次性求出桩身内力及变形值,为抗拔桩的计算分析提供了一种切实可行的新思路.由于考虑了桩土相互作用的非线性特性,计算模型较好地反映了桩土相互作用的实际性状,计算结果与试验结果进行对比分析表明二者吻合较好,验证了本文方法的正确性,可应用于实际工程问题的分析.

摘要： 为了研究桩土作用下的并联基础隔震体系的特性，通过ansys有限元软件建立桩-土和上部结构的模型，得出了考虑地基作用的结构和不考虑地基作用的结构的反应特性，然后通过选用不同地基条件，分析了隔震层和结构顶层的最大位移、加速度和隔震层的最大水平剪力。通过对这些结构动力反应参数的分析，表明：考虑桩-土相互作用比不考虑土体影响的并联隔震体系的隔震层的位移、加速度和水平剪力都有所降低，土体在地震作用下的弹塑性变形、分离和再结合的过程，消耗了一部分的地震能量；在多遇地震条件下，不同波速地基条件下并联基础隔震体系的隔震层的位移、加速度、水平剪力和顶层的水平剪力变化不是很大；在罕遇地震条件下，不同波速地基条件下隔震层和上部结构的动力反应都有所变化，随着剪切波速的增加，隔震层和结构顶层的位移和水平加速度都有所增加，隔震支座的水平剪力也相应增加；在考虑桩-土对并联隔震系统的影响时，考虑软弱地基的有利影响，可以适当调整隔震支座参数，从而达到一定的经济效果。

摘要： 全国城市地下轨道建设的兴起,地铁隧道盾构开挖由于其广泛的地层适用性以及经济优越性而得到迅速的发展.本文介绍了施工扰动的桩-土动态相互作用机理国内外研究现状,对临近轨道地下工程耦合作用下的桩基承载性状变化进行了有效的分析,指出了对桩-土体水平位移的变化研究很少,考虑了隧道与邻近桩基体系的复杂性,岩土介质的特殊性以及分析方法的差异性,完善地下工程施工桩-土相互作用理论.

摘要： 全国城市地下轨道建设的兴起,地铁隧道盾构开挖由于其广泛的地层适用性以及经济优越性而得到迅速的发展.本文介绍了施工扰动的桩-土动态相互作用机理国内外研究现状,对临近轨道地下工程耦合作用下的桩基承载性状变化进行了有效的分析,指出了对桩-土体水平位移的变化研究很少,考虑了隧道与邻近桩基体系的复杂性,岩土介质的特殊性以及分析方法的差异性,完善地下工程施工桩-土相互作用理论.

摘要： 全国城市地下轨道建设的兴起,地铁隧道盾构开挖由于其广泛的地层适用性以及经济优越性而得到迅速的发展.本文介绍了施工扰动的桩-土动态相互作用机理国内外研究现状,对临近轨道地下工程耦合作用下的桩基承载性状变化进行了有效的分析,指出了对桩-土体水平位移的变化研究很少,考虑了隧道与邻近桩基体系的复杂性,岩土介质的特殊性以及分析方法的差异性,完善地下工程施工桩-土相互作用理论.

摘要： 考虑纵向截面形式的变化,基于常规等截面桩p-y曲线计算方法,建立水平荷载作用下楔形桩的理论分析方法;基于推导的计算公式,编制楔形桩内力、变形的计算程序,分析其受力特性.通过针对两个水平荷载作用下楔形桩模型试验结果及弹性理论计算结果的对比分析,验证本文所建立理论模型的准确性和可靠性.续而,分析楔形桩水平向极限承载力与等截面桩的差异,楔形角、桩长等基桩形式,桩体模量以及水平荷载等级等因素对楔形桩水平向承载力特性的影响规律.研究结果表明,本文所建立的理论计算方法可以简单、有效地计算楔形桩水平向承载力;可以推广应用于其他纵向截面异形桩的水平向承载力的设计计算.

摘要： 本发明涉及一种足尺桩径的桩‑土相互作用的试验装置，该装置包括模型箱支架、模型箱、预制桩、弹簧组件、加载单元和数据采集单元，模型箱固定于模型箱支架上，模型箱内设有试验土体，所述预制桩垂直于模型箱底面埋设于试验土体中，模型箱底面和模型箱支架顶面对应于安装预制桩位置处设有与预制桩大小匹配的开孔，预制桩在开孔内上下运动，弹簧组件设置在预制桩底部并与预制桩底面连接，加载单元作用于模型箱中试验土体和预制桩上表面，数据采集单元用于采集表征桩‑土相互作用的相关数据。与现有技术相比，本发明能够有效研究足尺桩径与土在受到上部荷载时，桩中的应力变化规律及桩周土的土压力、水压力及沉降量之间的变化规律。

摘要： 本发明公开了一种可动态监测桩柱与土相互作用分布力的桩柱系统，其包括桩柱模型和纵向测力计，桩柱模型包括桩柱基座、中间桩柱模型和顶部桩柱模型，在桩柱基座的顶部纵向叠加有若干中间桩柱模型。优点：通过在桩柱模型的不同高度位置设置纵向测力计，可以对桩侧不同深度位置的桩柱与土体的竖向相互作用力进行测量，同时，在桩柱模型的不同高度位置还设置了水平测力计，可对不同深度地基土体与桩柱的水平作用力进行测量。并且，桩柱主体可以重复使用，在对不同材质、不同尺寸、不同粗糙度桩体进行试验时，只需要更换桩柱表层即可，一方面可以降低试验成本，起到节能环保的作用，另一方面可以加快试验进度，提高效率。

摘要： 本发明涉及一种被动桩多种位移模式下桩‑土相互作用的模型试验装置与方法，包括：承重底板；设置在承重底板一侧的竖向滑轨；安装在所述竖向滑轨上的水平顶升机构；水平传力机构：包括与所述水平顶升机构相连接的L型承载板、以及设置在所述L型承载板上的活动板，所述活动板可绕L型承载板转动，且活动板的转动中心轴与水平顶升机构方向垂直，在L型承载板与水平顶升机构之间还设有压力传感器；安装在承重底板另一侧的层状模型箱：其由若干个方形框架上下叠放而成，在层状模型箱内还铺设有填土，在填土内埋设有待测被动桩；以及遮挡机构。本发明可以简单、高效、直观地监测多种位移模式下桩周土体的变形特征以及桩体的响应规律。

摘要： 本实用新型公开了一种模拟沉桩时桩‑土相互作用的工程试验装置，包括支架系统，为整个试验装置提供支撑；试样盒，位于支架系统中，用于承装试样；围压系统，位于试样盒的上端，用于提供竖直方向的压力以模拟实际条件下土体周围的围压；直剪系统，位于试样盒的侧面，用于对试样盒施加推力进行直剪试验；锤击系统，位于试样盒的一侧，用于对试样盒施加恒定冲量的锤击荷载；采集系统，位于试样盒与所述围压系统、直剪系统和锤击系统之间，用于采集试验过程中围压大小，剪切荷载大小和锤击荷载的大小以及直剪盒位移的大小。本实用新型通过不同系统的组合实现对模型桩沉桩过程的直剪试验研究，完成固定能量的锤击试验和固定剪切速率的直剪试验。

摘要： 本发明提出了桩土相互作用及桩端土本构模型，并发明了该模型的参数确定方法；对基桩计算提出了力法和位移法。桩身本构模型采用现行线性或弹塑性模型，采用本发明提出的模型可以模拟在粘土区增加桩长桩顶承载力提高不大和各种地质条件下基桩的承载力特征，确定桩身断裂位置和优化基桩设计等各种特征，有利于设计、施工等的发展。

摘要： 本发明公开了一种引入桩土相互作用基桩完整系数快捷分析方法，涉及基桩结构完整性测试领域。该方法包括：步骤1、获取受检基桩桩顶的质点振动速度响应曲线；步骤2、根据质点振动速度响应曲线中首波与桩体第一反射波质点振动速度峰值对应时间差，确定反射面距桩顶面位置；步骤3、通过桩体第一反射波的质点振动速度峰值与所述首波质点振动速度峰值的比值分析不考虑桩土相互作用影响的反射面基桩完整系数；步骤4、由桩周土性参数引入桩土相互作用对波传播影响，对所述反射面基桩完整系数进行修正。本发明能够解决基于所述幅值比的反射面基桩完整系数分析方法没有考虑桩土相互作用影响的问题。

摘要： 本发明提出了桩土相互作用及桩端土本构模型，并发明了该模型的参数确定方法；对基桩计算提出了力法和位移法。桩身本构模型采用现行线性或弹塑性模型，采用本发明提出的模型可以模拟在粘土区增加桩长桩顶承载力提高不大和各种地质条件下基桩的承载力特征，确定桩身断裂位置和优化基桩设计等各种特征，有利于设计、施工等的发展。

摘要： 本发明涉及一种观察和测量非饱和土的桩土相互作用的实验装置，属于桩土测试实验技术领域。本实验装置，包括：桩体、加载装置、透明模型箱、用于监测桩体受力情况的传感系统和PIV观测系统；透明模型箱内设有非饱和土地基，桩体竖直设置，桩体的下端插设在非饱和土地基中，加载装置安装在透明模型箱上，加载装置的输出端与桩体的上端和非饱和土地基连接，传感系统的输入端设在桩体上和非饱和土地基中，PIV观测系统的输出端朝向透明模型箱。本实验装置能够观测并记录竖向荷载与循环竖向荷载作用等条件下桩周土的位移形变与桩身的相关各类参数变化情况，利于评估非饱和土的桩土相互作用。

摘要： 本发明公开了一种引入桩土相互作用基桩完整系数快捷分析方法，涉及基桩结构完整性测试领域。该方法包括：步骤1、获取受检基桩桩顶的质点振动速度响应曲线；步骤2、根据质点振动速度响应曲线中首波与桩体第一反射波质点振动速度峰值对应时间差，确定反射面距桩顶面位置；步骤3、通过桩体第一反射波的质点振动速度峰值与所述首波质点振动速度峰值的比值分析不考虑桩土相互作用影响的反射面基桩完整系数；步骤4、由桩周土性参数引入桩土相互作用对波传播影响，对所述反射面基桩完整系数进行修正。本发明能够解决基于所述幅值比的反射面基桩完整系数分析方法没有考虑桩土相互作用影响的问题。

摘要： 本实用新型涉及一种观察和测量非饱和土的桩土相互作用的实验装置，属于桩土测试实验技术领域。本实验装置，包括：桩体、加载装置、透明模型箱、用于监测桩体受力情况的传感系统和PIV观测系统；透明模型箱内设有非饱和土地基，桩体竖直设置，桩体的下端插设在非饱和土地基中，加载装置安装在透明模型箱上，加载装置的输出端与桩体的上端和非饱和土地基连接，传感系统的输入端设在桩体上和非饱和土地基中，PIV观测系统的输出端朝向透明模型箱。本实验装置能够观测并记录竖向荷载与循环竖向荷载作用等条件下桩周土的位移形变与桩身的相关各类参数变化情况，利于评估非饱和土的桩土相互作用。